Исследования в области естественного освещения во всём мире имеют общую цель – создание в помещениях благоприятной световой среды, способствующей комфорту человека и эффективному выполнению им зрительной работы. Для этого надо обеспечивать такие конструкции окон, размещение светопроёмов в ограждающих конструкциях и их размеры, которые бы отвечали этим требованиям. При этом само остекление должно ограничивать попадание прямой солнечной радиации в помещение, предотвращать слепимость и перенаправлять потоки света вглубь помещения, где естественного освещения не хватает. Для этого применяются разные способы. Наиболее широко используются солнцезащитные и светонаправляющие устройства, являющиеся элементами самого здания. Но неизбывная мечта конструкторов и специалистов по естественному освещению – получение такого остекления, которое бы само выполняло функции этих элементов. К таким видам остекления относятся голографические оптические элементы (ГОЭ) и другие оптические системы, совмещённые с остеклением и основанные на дифракции падающего прямого солнечного света.
Исследования по ГОЭ очень интенсивно велись в 1980–1990 гг. Они открывали большие возможности в высокоэффективном естественном освещении с одновременной эффективной солнцезащитой без нарушения свободного вида из окон. Светонаправляющие качества этих устройств позволяли концентрировать прямую и рассеянную солнечную энергию на фотоэлектрических батареях и солнечных коллекторах для горячего водоснабжения и солнечного отопления. Однако в последнее время исследования в этой области стали проводиться всё реже и реже безо всяких объяснений. В статье приводится анализ проведённых исследований в рамках одного из последних проектов по заданию Европейской Комиссии по программе «Энергия, окружающая среда и устойчивое развитие» (ЕС Contract Number: ENK6-CT‑2000–00327) с участием 9 научно-исследовательских организаций, высших школ и университетов. Задачей каждого из участников этой работы в этом междисциплинарном проекте было привлечь опытных исследователей в различных областях науки и использовать их знания для получения объективных результатов.
Кроме того, в последние годы в России и за рубежом ведутся исследования и разработки по созданию смарт-окон («умных окон»), использующих свойства хромогенных, жидкокристаллических стёкол и устройств со взвешенными частицами. В России подобные исследования в основном ведутся в Оренбургском государственном университете с участием НИИСФ РААСН. В статье приводится обзор основных опубликованных результатов этих исследований.
1. Wagner D., Mueller H.F.O., Knabben L., Paissidis G., Bravos S. Holographic Optical Elements (HOE) for efficiency illumination? Solar control and photovoltaic power in buildings. A European project revive / Proceedings of the Hellenic Illumination Committee 1st Symposium «Technological developments of daylight applications»; National Research Foundation, Athens, 26–27 February 2004.
2. LBNL (2000) Electrochromic Window Tests in U.S. Office Show Promise // EETD Newsletter. – 2000. – No. 5, Spring.
3. Chauvel P., Dogniaux R., Collins J.B., Longmore J. Glare from windows: Current views of the problem / Proceedings of the Symposium on Daylight, Berlin (West), 1980.
4. [DIN] Deutsches Institut fur Normung e.V. (1990) Die Begrenzung der Direktblendung nach Din 5035.
5. Cakir A., Cakir G.: Projekt Tageslicht / Ergonomic Institut fur Arbeits- und Sozialforschung Forschungsgeselschaft mbH, Berlin.
6. Mueller H.F.O. Application of holographic optical elements in buildings for various purposes like daylighting, solar shading and photovoltaic power generation. // Renewable Energy. – 1994. – Vol. 5, No. 5. – P. 935–941.
7. Pohl W., Anselm Ch. Room Illumination by controlled sunlight / WREC VI, 1–7 July 2000, Brighton, UK, 2000. – Р. 367–370
8. Beck A., Korner W., Gross O., Fricke J. Making better use of natural light with a light-redirecting double-glazing system // Solar Energy. – 1999. – Vol. 66, No. 3. – P. 215–221.
9. Lui J., Lui H., Cheng Y. Preparation and characterization of gradient refractive index polymer optical roads // Polymer. – 1998. – Vol. 39.
10. Sick F. Zur Beurteilung der Tageslichtqualitaeten der Praxis / 5. Symposium Innovative Lichttechnik Staffelstein, 1999.
11. James P.A.B., Bahaj A.S. Holographic Optical Elements: Various Principles for Solar Control of Highly Glazed Buildings, submitted to Solar Energy, 2003.
12. Zakirullin R.S. Selective beam incidence angle control over directional light transmission // Tech. Phys. – 2012. – Vol. 57. – P. 1456–1458.
13. Zakirullin R.S. An optical filter with angular selectivity of transmittance // J. Opt. Technol. – 2013. – Vol. 80. – P. 480–485.
14. Zakirullin R.S. Grating optical filter for pre-adapted angular selective regulation of directional light transmission / Proceedings SPIE. 8th Iberamerican Optics Meeting and 11th Latin American Meeting on Optics, Lasers and Applications. – 2013. – Vol. 8785. – P. 87851 (Optimized angular selective filtering of direct solar radiation).
15. Zakirullin R.S. Creating optical filters with angular-selective light transmission // Appl. Optics. – 2015. – Vol. 54. – P. 6416–6419.
16. Zakirullin R.S., Letuta S.N. A smart window for angular selective filtering solar radiation // Sol. Energy. – 2015. – Vol. 120. – P. 6416–6419.
17. Zakirullin R.S. An optical filter with angular selectivity of the light transmission / Proceedings SPIE. Novel Optical Systems Design and Optimization XVIII. – 2015. – No. 9579. – P. 95790Q.
18. Zakirullin R.S. Optimized angular selective filtering of direct solar radiation // JOSA A. – 2018. – Vol. 35, No. 8. – P. 1592–1598.
19. Zakirullin R.S. Optical filter for smart windows with angle-selective light transmission // J. Opt. Technol. – 2019. – Vol. 86. – P. 278–283.
20. Zakirullin R.S. Optimized angular selective filtering of direct solar radiation // Appl. Sol. Energy. – 2019. – Vol. 55. – P. 48–56.
21. Zakirullin R.S., Odenbakh I.A. Smart window for angular selective filtering of direct solar radiation // E3S Web of Conferencies. – 2019. – Vol. 124.
22. Zakirullin R.S. A smart window for angular selective filtering of direct solar radiation. // J. Sol. Energy. ASME. – 2020. – Vol. 142, No. 2.
23. Zakirullin R.S. Diffraction in grating optical filters with angular selective light transmission // Comput. Opt. – 2020. – Vol. 44. – P. 343–351.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• солнцезащита
• естественное освещение
• солнечная энергия
• голографические оптические элементы
• светонаправляющие устройства
• световые шахты
• солнечные коллекторы
• окружающая среда
• устойчивое развитие